光連結法による非天然核酸構造モチーフの創成

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2001年2月にヒトの遺伝子配列のドラフトシークエンスが報告された今、そのポストゲノム時代で今後世界中で凌ぎをけずって行なわれるのは、病気の原因遺伝子を同定し、遺伝子診断、遺伝子治療、さらにはゲノムに基づく創薬に結びつける研究である。2020年の米国のゲノム・バイオ関連の総売上高は400兆円にも及ぶと予想されている。ポストゲノムの時代にはいると、遺伝子のある特定のサイトを自在にブロックするドラッグ(アンチセンス、アンチジーン)のデザインも重要となってくる。また、病気の原因遺伝子の同定や遺伝子診断には、膨大なDNA塩基対のマーカーとなるSNP(1塩基多形)を検知することも欠かせない。本申請者はそういったポストゲノム時代に社会が要求するニーズに答えるべく精密分子設計に基づいたインテリジェントバイオマテリアルを用いた新規ナノバイオテクノロジー技術開発を目的とする。具体的には光を用いた非酵素系遺伝子操作法の開発を行い天然には存在しない新しい核酸構造モチーフの創成をターゲットとする。フェノール骨格を有する非天然核酸塩基を用いることで相補鎖DNAへの光クロスリンクが定量的にできることを見出した。天然核酸と比較して非常に熱的に安定な核酸へと誘導することが出来た(実績1)。本知見はDNAナノ構造安定化に対し非常に有用な知見と考えられる。また修飾塩基にピリミジン必要性が今まで存在していた為、その使用に際し配列制限があったが、デアザプリン誘導体を用いることでその制限を克服することができた(実績2)。またCPGに修飾核酸を固定化させDNAコンピューティングを行ない2SAT問題を解くことに成功した(実績3)。以上の知見により非天然核酸構造を汎用的な手法で構築できることを見出し、かつ今までにない熱的に安定な構造を構築し、それを用いて実際にDNAコンピューティングを行なった。